燃燒過程解決方案[001]

1、制漿造紙燃燒過程解決方案 一、簡介5 / 5一黑旗期L瓶藥液回收工段一抄紙紙料制備造紙機完成整理F fS從制裁工序來4厚白漿池混合 黎池SSln抄前裝池聞網(wǎng)部卜恒壓光IH；卷取P干部濕 部燃燒過程燃燒，就是通過燃燒濃黑液這一燃燒-氧化還原過程回收黑液中的化學(xué)品和有機物燃燒所產(chǎn)生的熱能的過程，工藝流程如圖1所示。該燃燒過程包括黑液的干燥、熱分解、氣化、氧化和還原等物理和化學(xué)過程。因此對燃燒過程主要控制目標(biāo)是良好、安全的燃燒狀態(tài)；提供良好、穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)所需的環(huán)境，以保證獲得最大回收率和最高熱效率；同時又要避免黑爐”事故。溝燧金富愛稽譴凈禍測利。二、控制方案目前，國內(nèi)外對黑液燃燒過程的控制研究的不

2、多，尤其是國內(nèi)，燃燒過程的主要設(shè)備堿回收爐的控制狀況非常落后，缺乏有效的控制手段和控制策略。黑液燃燒控制特別是堿回收爐控制的難點主要有以下幾點：殘鴦樓靜鑄?梅第敘«B莫驟束。 燃燒機理的復(fù)雜性。 燃燒過程一般分為3個階段，在每個階段，有不同的復(fù)雜的化學(xué)反 應(yīng)，需要不同的燃燒工藝要求，這對建立模型來說是很困難的。r鋼極鎮(zhèn)檜豬錐感be。 影響黑液燃燒的因素很多。 從燃燒的原料到工藝條件，都會影響燃燒過程， 這使得本來就十分復(fù)雜的燃燒過程變的尤為復(fù)雜。彈貿(mào)攝爾霽斃撰磚鹵尻詒爾膚。 堿回收爐燃燒的特殊性。堿回收爐不同于一般鍋爐，會造成泄露、黑爐甚至爆炸等不安 全工況。 參數(shù)檢測的困難。堿回收

3、爐的溫度很難檢測，是由于燃燒介質(zhì)會吸附在測量探頭上，造 成測量誤差增大并很容易造成傳感器損壞，所以尋找簡便且可靠的溫度測量方法十分困難。另外，排放尾氣中的一氧化碳和氧氣含量很難直接測量，并有較大的時滯。is養(yǎng)拎篋®i忘類蔣薔黑占斜、雜。目前，黑液燃燒控制的目的主要是在防止堿爐產(chǎn)生黑爐、爆炸的前提下實現(xiàn)還原區(qū)（墊 層）溫度和過氧量控制。1、單純反饋控制墊層溫度和一次風(fēng)量之間存在極值關(guān)系， 可以通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)量來控制墊層溫度。 為保持燃 燒質(zhì)量，可以由煙氣中含氧量來控制黑液干形物流量。 反饋控制器一般采用 pi控制律。廈礴 懇蹣駢畤翥繼騷嗇癩2、比值控制在反饋控制的基礎(chǔ)上， 為控制墊層溫

4、度和保持燃燒質(zhì)量，可以設(shè)置比例控制確定空氣流量和黑液干形物的流量。同樣，我們可以采用單閉環(huán)、雙閉環(huán)比值控制和變比值控制方案，控制器一般采用PI控制律，以消除靜差。其中單閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)可見圖2-1。煢楨廣鯽獻選塊網(wǎng)踴淚鍍齊軋圖2-1燃燒過程單閉環(huán)控制示意圖3、前饋+PI反饋控制把黑液干形物流量的變化（或加上組分的變化）當(dāng)作擾動，利用前饋技術(shù)產(chǎn)生合適的控制量去調(diào)節(jié)進風(fēng)量，是燃燒系統(tǒng)維持在較好的狀態(tài)。在利用墊層溫度組成反饋控制回路，這樣可以不需要精確的前饋模型見圖2-2。鵝婭盡攝削參E蘢詰饕。該風(fēng)量圖2-2燃燒過程前饋反饋控制示意圖4、優(yōu)化控制燃燒過程優(yōu)化控制， 針對以堿回收爐為核心的特殊廢熱鍋爐，回

5、繞著穩(wěn)定、安全運行；最高還原率；最高熱效率這三個主要控制目標(biāo)，首先建立了一個包括黑液干燥、熱分解、氣化、 氧化和還原等物理和化學(xué)過程的堿回收爐燃燒過程的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)該模型設(shè)計了還原區(qū)溫度自尋優(yōu)控制策略，以保持還原區(qū)墊層表面溫度的最優(yōu)，從而提高堿回收爐的還原率。 同時為了使鍋爐獲得最高熱效率，對于這樣一個以燃燒黑液為主的特殊鍋爐，以進風(fēng)量與煙道氣含氧量輸入-輸出數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，設(shè)計了堿回收爐過氧量自適應(yīng)跟蹤控制系統(tǒng)，從而 獲得了堿回收爐的高熱效率。為保證回收爐的安全運行，避免爆炸（puffing ），對 黑爐”這一堿回收爐的特殊事故進行了必要的檢測、預(yù)報和消除控制。同時對這一又具有一般鍋爐

6、特性的廢熱回收爐進行了成熟的和必要的監(jiān)控，以保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和有效運行。麓叢媽翅為瞻債蛭練浮描撻嗓。最優(yōu)回收率和最高熱效率控制策略還原區(qū)溫度自尋優(yōu)控制策略，是針對堿回收爐燃燒過程的特殊性提出的，提高回收率的優(yōu)化控制策略。通過對特殊燃燒過程的機理分析，按照能量和物料平衡原則，建立了堿回收爐燃燒過程動態(tài)數(shù)學(xué)模型。 以自動尋找還原區(qū)優(yōu)化溫度為目標(biāo)，控制燃燒爐底部進風(fēng)量，以獲得最優(yōu)回U攵率。圣僮1t齦訝驊汆ma胞。堿回收爐過氧量自適應(yīng)跟蹤控制系統(tǒng)，是針對堿回收爐燃料-黑液的特殊性，即其濃度、熱值等的不確定性，很難實現(xiàn)鍋爐燃燒常用的空/燃比控制，以使燃燒狀態(tài)保持最優(yōu)。通過機理分析和實踐運作的經(jīng)驗表明，

7、煙氣含氧量和回收爐上部送風(fēng)量是衡量熱回收效率的主要指 標(biāo)。為此采用堿回收爐過氧量自適應(yīng)優(yōu)化跟蹤控制，使回收爐獲得高的熱回收效率。滲彩嗆儼勻謂鱉調(diào)硯金帛箱娥鈔。黑爐”監(jiān)控黑爐"（blackout）是堿回收爐生產(chǎn)操作過程中的一個特殊又具有很大危險性的故障。這是 由于堿回收爐的主燃料是制漿后經(jīng)蒸發(fā)濃縮的黑液，由于其燃燒過程的復(fù)雜性，即黑液先干燥和熱分解，然后燃燒可燃?xì)夂秃嘉?。初期是吸熱反?yīng)，最終是放熱反應(yīng)。加之回收過程形成墊層等，使黑液燃燒的正常與否與黑液的性質(zhì)及其狀態(tài)存在很大的關(guān)系，而這些影響因素又難以控制。所以黑爐”的產(chǎn)生有其必然性。如何消除這必然性及黑爐”對持續(xù)生產(chǎn)和安 全運行帶來

8、的危害呢？系統(tǒng)根據(jù)已知工藝參數(shù)，設(shè)計了一套黑爐”檢測、預(yù)報及消除控制方案，以保證堿回收爐的正常運行。錢臥瀉噬圣騁睨U（廉縫!）黑。三、系統(tǒng)配置根據(jù)黑液燃燒過程的生產(chǎn)工藝和控制方案、優(yōu)化過程的要求，我們?yōu)榇伺渲冒踩煽康?SunyTDCS9200集散控制系統(tǒng)來監(jiān)督、控制和優(yōu)化。SunyTDCS9200集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)過程控制、邏輯控制、順序控制等功能；具有模塊化柔性設(shè)計；提供開放數(shù)據(jù)接口、現(xiàn)場總線與 互聯(lián)網(wǎng)接入；順應(yīng)時代發(fā)展潮流，吸收最新電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)，具有可靠性高、 系統(tǒng)開放、構(gòu)成靈活、界面友好、功能強大、維護簡便的特點。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：據(jù)鳳襪備音理!1輪爛薔幸艮贏無。其中控

9、制站負(fù)責(zé)對現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)進行采集、處理和完成控制功能，并通過高速、可靠而開放的冗余系統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)于操作站相連，能夠?qū)崿F(xiàn)于其它集散型計算機控制系統(tǒng)、上層管理系統(tǒng)的無縫連接。操作員站/工程師站，采用主流工控機設(shè)備，裝有Windows 2000 Professional操 作系統(tǒng)和先進的組態(tài)軟件 SunyTuch 7.0,友好的人機界面，實時、安全、可靠地對燃燒過程 進行監(jiān)視、控制，實現(xiàn)了燃燒的優(yōu)化控制和安全操作。1s熟俁畫1t圜閶鄴錢原翻M漢矗。四、小結(jié) 綜上所述，在制漿造紙的重要工段一一燃燒過程使用 SunyTDCS9200集散控制系統(tǒng)具有以 下特點和性能指標(biāo)：壇搏鄉(xiāng)懺簍鍥鈴躋金勺。 特點 特殊燃燒

10、過程建模 根據(jù)堿回收爐燃燒黑液、回收堿的特殊性，從黑液燃燒的物理化學(xué)機理出發(fā)建立燃燒過程數(shù)學(xué)模型。從而實現(xiàn)提高回收率的還原區(qū)溫度自尋優(yōu)優(yōu)化控制。蠟建夥寤幸艮住鉉錨金市贅建摹余襄。適合特殊要求的控制策略 在特殊燃燒過程數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，開發(fā)了還原區(qū)溫度自尋優(yōu)控制策略；在進風(fēng)量-煙道氣含氧量數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上， 開發(fā)了堿回收爐過氧量自適應(yīng)跟蹤控制系統(tǒng)。K般而蹤智曇JW遙閆擷凄屆嫡擻?？煽康陌踩Ｗo 針對堿回收爐會出現(xiàn) 黑爐”這一熄火特殊事故，為避免爆炸（ puffing）,進行必要的檢測、 估計、預(yù)報和消除控制。鋪稅鵬蹤韋轅耀飆銃麥。先進的DCS系統(tǒng)先進的Suny TDCS9200集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了燃燒過程的優(yōu)化控制和安全操作，友好的人 機界面，實時、安全、可靠地對燃燒生產(chǎn)實行監(jiān)督、控制和優(yōu)化。H蹶震彥決